JP2005044878A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に係わり、特に、光センサーとしての機能と状態を記憶できるメモリ機能の両方を備えた半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光センサーは、現在、光が当たっているか否かを検知するものである。光センサーとして現在、一般的に利用されているのは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、CdS(cadmium sulphide)セルなどである。
フォトダイオードは、光が入射すると格子に結合されていた電子が、結合を解き放たれて自由な電子となり、自由な電子や正孔が発生し、これらの電子や正孔が空乏領域へ移動し、光の強弱に比例した強さの逆電流になるものである。
【0003】
フォトトランジスタは、バイポーラトランジスタの構造を持った2端子光検出素子であり、光によって生成された電子・正孔対をトランジスタ作用により増幅し、光電流をコレクタ電流として検出するものである。
CdSセルは、II−VI族化合物半導体の一つでウルツ鉱型、閃亜鉛鉱型の結晶構造を示し、大きな光伝導性が特徴で光伝導素子に主に用いられている。
【0004】
ここに挙げたものは、何れも光起電力効果、光導電効果等を利用して光センサーとして作動するものである。また、上述した光センサーは、光を当てたときだけその量をカウントし、光が当たっていないときは元の状態にもどるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
半導体製品において、光センサーとしての製品は多数存在する。また、ヒューズやメモリセルなどの状態を記憶できるデバイスを用いて、その製品の特性としているものも多数存在する。
しかし、光センサーと記憶できるデバイスの両方を兼ね備えた機能を持たせようとすると、前段階では製品としてチップを組み合わせるしかなく、また、1チップ化しようとすると、特にCdSセルの場合、工程が複雑になり、技術的に難しい。
【0006】
また、前述した光センサーで光が当たった量をトータルでカウントしようとすると、光センサー以外にメモリなどの別部品により管理するシステムが必要となる。そうすると部品点数が増えて、コストが高くなり、製造に手間がかかり、信頼性も低下するおそれがある。
【0007】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、光センサーとしての機能と状態を記憶できるメモリ機能の両方を備えた半導体装置及びその半導体装置を低いコストで容易に製造できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トランジスタがある電圧ストレスの下で光が照射されると急速にしきい値電圧が変動(劣化)することを利用した光センサー機能とメモリ機能の両方を備えた半導体装置及びその製造方法である。半導体装置に光を照射した後にトランジスタのしきい値電圧の変化量を検出することにより、光照射の度合いを測定することが可能である。
【0009】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置は、光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタを有する半導体装置であって、
前記光センサー用トランジスタは、半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第1のソース領域及び第1のドレイン領域と、を有するものであり、
前記比較用トランジスタは、前記半導体基板上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第2のソース領域及び第2のドレイン領域と、を有するものである。
【0010】
上記半導体装置によれば、ゲート電極、ソース及びドレイン領域を有する光センサー用トランジスタ及びゲート電極、ソース及びドレイン領域を有する比較用トランジスタを半導体基板上に形成する。つまり、トランジスタが所定の電圧ストレスの下で光を当てると急速にしきい値電圧が変動(劣化)することを利用することにより、光センサーとしての機能と状態を記憶できるメモリ機能の両方を1チップに備えた半導体装置を作製することが可能となる。
【0011】
また、本発明に係る半導体装置においては、前記光センサー用トランジスタと前記比較用トランジスタのしきい値電圧の差を検知する回路をさらに有することが好ましい。
【0012】
また、本発明に係る半導体装置において、前記回路は、前記光センサー用トランジスタに電圧ストレスを印加し且つ前記比較用トランジスタに電圧ストレスを印加しない状態で、前記光センサー用トランジスタ及び前記比較用トランジスタに光を照射することにより、前記光センサー用トランジスタのしきい値電圧が変動した場合、前記光センサー用トランジスタと前記比較用トランジスタのしきい値電圧の差を検知するものであることも可能である。
【0013】
本発明に係る半導体装置は、光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタが格子状に配置された受光部を備えた半導体装置であって、
前記光センサー用トランジスタは、半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第1のソース領域及び第1のドレイン領域と、を有するものであり、
前記比較用トランジスタは、前記半導体基板上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第2のソース領域及び第2のドレイン領域と、を有するものである。
【0014】
上記半導体装置によれば、光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタが格子状に配置された受光部を半導体基板に形成する。つまり、トランジスタが所定の電圧ストレスの下で光を当てると急速にしきい値電圧が変動(劣化)することを利用することにより、写真の感光フィルムのようなものとして使用することが可能となる。よって、光センサーとしての機能と状態を記憶できるメモリ機能の両方を半導体基板に備えた半導体装置を作製することができる。
【0015】
また、本発明に係る半導体装置においては、前記格子状に配置された各々の光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタのしきい値電圧の差を検知する回路をさらに有することも可能である。
【0016】
また、本発明に係る半導体装置においては、前記回路は、各々の光センサー用トランジスタに電圧ストレスを印加し且つ各々の比較用トランジスタに電圧ストレスを印加しない状態で、前記受光部に光を照射することにより、前記光センサー用トランジスタのしきい値電圧が変動した場合、前記光センサー用トランジスタと前記比較用トランジスタのしきい値電圧の差を検知し、該しきい値電圧の差を画像データに変換するものである。
【0017】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、第1のゲート電極、第1のソース領域及び第1のドレイン領域を有する光センサー用トランジスタ、及び、第2のゲート電極、第2のソース領域及び第2のドレイン領域を有する比較用トランジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第1及び第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のゲート絶縁膜上に第1のゲート電極を形成すると共に前記第2のゲート絶縁膜上に第2のゲート電極を形成する工程と、
前記第1及び第2のゲート電極をマスクとして前記半導体基板に不純物を導入することにより、前記第1のゲート電極の側壁下の前記半導体基板に第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると共に前記第2のゲート電極の側壁下の前記半導体基板に第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成する工程と、
を具備することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による半導体装置を示す断面図である。
【0019】
まず、シリコン基板1の表面上に熱酸化法によりゲート酸化膜2a,2bを形成し、ゲート酸化膜2a,2bの上にポリシリコン膜をCVD(chemical vapor deposition)法により堆積する。次いで、このポリシリコン膜をパターニングすることにより、シリコン基板1の上にはゲート酸化膜を介してゲート電極3a,3bが形成される。
【0020】
次いで、このゲート電極をマスクとして自己整合的にシリコン基板に不純物を導入することにより、シリコン基板1にはソース及びドレイン領域4〜7が形成される。ついで、ゲート電極3a,3bを含む全面上にはシリコン酸化膜などからなる層間絶縁膜8をCVD法により形成する。次いで、層間絶縁膜8の上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜8をエッチングすることにより、層間絶縁膜8にはコンタクトホール(図示せず)が設けられる。
【0021】
次いで、コンタクトホール内及び層間絶縁膜8上に導電膜を堆積し、この導電膜をパターニングすることにより配線(図示せず)が形成される。配線はゲート電極3a,3b、ソース及びドレイン領域4〜7に電気的に接続される。このようにしてゲート電極3a、ソース及びドレイン領域4,5は光センサー用トランジスタ9を構成し、ゲート電極3b、ソース及びドレイン領域6,7は比較用トランジスタ10を構成する。尚、光センサー用トランジスタ9及び比較用トランジスタ10によって光センサーとしての機能とメモリ機能(状態を記憶できる機能)の両方を備えた半導体装置が構成される。
【0022】
また、光センサーとして使用する前の両トランジスタ9,10はしきい値電圧が同一となっている。光センサー用トランジスタ9及び比較用トランジスタ10それぞれには、両者のしきい値電圧の差を検知する回路(図示せず)が接続されている。
【0023】
次に、上記半導体装置を光センサーとして使用する方法について説明する。
光センサー用トランジスタ9には所定の電圧ストレスを印加し、比較用トランジスタ10には電圧ストレスを印加しない。この状態で両トランジスタ9,10に光11が当たると、電圧ストレスを印加している光センサー用トランジスタ9のしきい値電圧は急速に変動(劣化)するが、電圧ストレスを印加していない比較用トランジスタ10のしきい値電圧は変化しない。そして、光センサー用トランジスタ9に照射された光11の度合い(照射量)によってしきい値電圧の変化量が異なる。
【0024】
図2は、図1に示す半導体装置に相当する回路構成の一例を示す図である。
図3は、図2に示す電源側ライン、出力1及び出力2それぞれの電圧レベルを示す図である。
図4は、ゲート電圧VGとドレイン電流IDの関係を示すグラフである。
【0025】
光センサー用トランジスタ9には光が照射されて図4(A)に示すようにしきい値電圧が変動し、比較用トランジスタのしきい値電圧は図4(B)に示すように変化していない。この状態で、光センサー用トランジスタ9からの出力1と比較用トランジスタ10からの出力2をしきい値電圧の差を検知する回路(図示せず)に導入する。この際、光センサー用トランジスタ9のしきい値電圧が変動しているため、図3に示すように、電圧レベルは電源側ラインレベル、出力2レベル、出力1レベルの順に低くなっている。そして、前記しきい値電圧の差を検知する回路によって出力1レベルと出力2レベルを比較してしきい値電圧の差を導出する。
【0026】
次いで、導出したしきい値電圧の差が光センサー用トランジスタ9のしきい値電圧の変動分に相当する。このしきい値電圧の変動分と光センサー用トランジスタ9に照射される光の量の関係を予め求めておくことにより、検出したしきい値電圧の変動分から照射された光の量を検出することが可能となる。
【0027】
上記実施の形態1によれば、ゲート電極3a、ソース及びドレイン領域4,5からなる光センサー用トランジスタ9及びゲート電極3b、ソース及びドレイン領域6,7からなる比較用トランジスタ10と両トランジスタ9,10それぞれに接続された両トランジスタのしきい値電圧の差を検知する回路(図示せず)をシリコン基板1上に形成する。つまり、トランジスタが所定の電圧ストレスの下で光を当てると急速にしきい値電圧が変動(劣化)することを利用することにより、光センサーとしての機能と状態を記憶できるメモリ機能の両方を1チップに備えた半導体装置を作製することができる。
【0028】
また、本実施の形態による半導体装置では、従来の光センサーに比べて機能が単純で部品点数が少ないので、製造コストを抑えることができ、製造の手間も少なくなり、信頼性も向上させることができる。また、光センサー用トランジスタ9のチャネル領域の不純物濃度やソース領域及びドレイン領域の不純物濃度などの設定値を制御することにより、光センサー用トランジスタのしきい値電圧の変動スピードをある範囲でコントロールすることができる。
【0029】
また、両トランジスタ9,10の上方にフィルターを設けることにより、両トランジスタ9,10に照射される光の波長をコントロールすることも可能である。また、光センサー用トランジスタ9のしきい値電圧が一度シフトしたら、該トランジスタ9に電力を供給しなくてもその状態を保持できるという利点がある。
【0030】
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2による半導体装置を模式的に示す構成図である。この半導体装置は受光部12を有しており、この受光部12は図1に示す光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタが格子状に配置されたて構成されている。つまり、各格子部分12aに光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタが形成されており、光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタそれぞれは回路13に配線によって接続されている。回路13は、各光センサー用トランジスタのしきい値電圧Vthのシフト量を実施の形態1と同様の方法により検出するものである。
【0031】
上記半導体装置は、光センサー用トランジスタがある電圧ストレスの下、光を当てることにより急速にしきい値電圧Vthが変動(劣化)することを利用して、それを写真の感光フィルムのようなもの(新しい画像蓄積方式)として使用するものである。光センサー用トランジスタに当たる光の強さにより光センサー用トランジスタのしきい値電圧Vthが様々に変化する。このため、光照射後に各格子12aに配置した光センサー用トランジスタのしきい値電圧Vthを回路13で読み取ることにより、画像データに変換することができる。尚、照射される光の波長により変化する量を把握しておけば、カラー化も可能である。
【0032】
図6は、図5に示す半導体装置に光を照射し、その照射部分を画像として表した図である。斜線が描かれている領域(即ちコ字形の領域)12bに光が照射され、その領域12bの光センサー用トランジスタのしきい値電圧が変動したのを回路13によって検出し、その検出した光センサー用トランジスタの格子部分に斜線を表している。
【0033】
上記実施の形態2によれば、光センサー用トランジスタ及び比較用トランジスタが格子状に配置された受光部12と、各格子部分の光センサー用トランジスタのしきい値電圧Vthのシフト量を検出する回路13とをシリコン基板上又は1チップに形成する。つまり、トランジスタが所定の電圧ストレスの下で光を当てると急速にしきい値電圧が変動(劣化)することを利用することにより、写真の感光フィルムのようなものとして使用することが可能となる。よって、光センサーとしての機能と状態を記憶できるメモリ機能の両方を1チップに備えた半導体装置を作製することができる。
【0034】
また、本実施の形態による半導体装置では、実施の形態1と同様に、従来の光センサーに比べて機能が単純で部品点数が少ないので、製造コストを抑えることができ、製造の手間も少なくなり、信頼性も向上させることができる。また、光センサー用トランジスタのチャネル領域の不純物濃度やソース領域及びドレイン領域の不純物濃度などの設定値を制御することにより、光センサー用トランジスタのしきい値電圧の変動スピードをある範囲でコントロールすることができる。
【0035】
また、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、両トランジスタの上方にフィルターを設けることにより、両トランジスタに照射される光の波長をコントロールすることも可能である。また、光センサー用トランジスタのしきい値電圧が一度シフトしたら、該トランジスタに電力を供給しなくてもその状態の画像を保持できるという利点がある。
【0036】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、図2に示すような回路構成の具体例を挙げているが、この回路構成に限定されるものではなく、トランジスタの組み合わせによって種々の回路構成に変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1による半導体装置を示す断面図。
【図2】図1に示す半導体装置に相当する回路構成の一例を示す図。
【図3】図2に示す電源側ライン、出力1、出力2の電圧レベルを示す図。
【図4】ゲート電圧VGとドレイン電流IDの関係を示すグラフ。
【図5】実施の形態2による半導体装置を模式的に示す構成図。
【図6】図5の半導体装置に光を照射して照射部分を画像として表した図。
【符号の説明】
1…シリコン基板、2a,2b…ゲート酸化膜、3a,3b…ゲート電極、4〜7…ソース領域及びドレイン領域、8…層間絶縁膜、9…光センサー用トランジスタ、10…比較用トランジスタ、11…光、12…受光部、12a…格子部分、12b…斜線が描かれている領域(コ字形の領域)、13…回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having both a function as an optical sensor and a memory function capable of storing a state and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
The optical sensor detects whether or not the light is currently hit. Currently, photodiodes, phototransistors, CdS (cadmium sulphide) cells, and the like are generally used as optical sensors.
In the photodiode, when light is incident, the electrons bonded to the lattice are released to become free electrons, free electrons and holes are generated, and these electrons and holes move to the depletion region. The reverse current has a strength proportional to the intensity of light.
[0003]
The phototransistor is a two-terminal photodetection element having a bipolar transistor structure, and amplifies electron-hole pairs generated by light by a transistor action and detects a photocurrent as a collector current.
The CdS cell is one of II-VI group compound semiconductors and has a wurtzite-type and zinc-blende-type crystal structure and is characterized by large photoconductivity and is mainly used for photoconductive elements.
[0004]
All of the materials listed here operate as an optical sensor using the photovoltaic effect, the photoconductive effect, or the like. Further, the above-described optical sensor counts the amount only when light is applied, and returns to the original state when no light is applied.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
There are many products as optical sensors in semiconductor products. In addition, there are many products that use the devices that can store the state, such as fuses and memory cells, as the characteristics of the product.
However, if you want to have a function that combines both a photosensor and a device that can store data, you have to combine chips as products at the previous stage. If you try to make a single chip, especially in the case of CdS cells, the process becomes complicated And technically difficult.
[0006]
In addition, in order to count the total amount of light hit by the above-described optical sensor, a system for managing by a separate component such as a memory is required in addition to the optical sensor. If it does so, a number of parts will increase, cost will become high, manufacturing will be troublesome, and there exists a possibility that reliability may fall.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to easily provide a semiconductor device having both a function as an optical sensor and a memory function capable of storing a state, and the semiconductor device at low cost. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be manufactured easily.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a semiconductor device having both an optical sensor function and a memory function using a fact that a threshold voltage fluctuates (deteriorates) rapidly when light is irradiated under a certain voltage stress. It is. The degree of light irradiation can be measured by detecting the amount of change in the threshold voltage of the transistor after the semiconductor device is irradiated with light.
[0009]
In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a photosensor transistor and a comparison transistor,
The photosensor transistor includes a first gate insulating film formed on a semiconductor substrate,
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first source region and a first drain region formed under the sidewall of the first gate electrode and formed in the semiconductor substrate;
The comparison transistor includes a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A second gate electrode formed on the second gate insulating film;
A second source region and a second drain region are formed under the side wall of the second gate electrode and formed in the semiconductor substrate.
[0010]
According to the semiconductor device, the photosensor transistor having the gate electrode, the source and the drain region and the comparison transistor having the gate electrode, the source and the drain region are formed on the semiconductor substrate. In other words, by utilizing the fact that the threshold voltage fluctuates (deteriorates) rapidly when the transistor is exposed to light under a predetermined voltage stress, both the function as an optical sensor and the memory function capable of storing the state are provided on one chip. It is possible to manufacture a semiconductor device prepared for the above.
[0011]
The semiconductor device according to the present invention preferably further includes a circuit for detecting a difference in threshold voltage between the photosensor transistor and the comparison transistor.
[0012]
Further, in the semiconductor device according to the present invention, the circuit applies the voltage stress to the photosensor transistor and applies no voltage stress to the comparison transistor. When the threshold voltage of the photosensor transistor fluctuates by irradiating light, it is also possible to detect a difference between the threshold voltages of the photosensor transistor and the comparison transistor. .
[0013]
A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device including a light receiving portion in which a photosensor transistor and a comparison transistor are arranged in a grid pattern,
The photosensor transistor includes a first gate insulating film formed on a semiconductor substrate,
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first source region and a first drain region formed under the sidewall of the first gate electrode and formed in the semiconductor substrate;
The comparison transistor includes a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A second gate electrode formed on the second gate insulating film;
A second source region and a second drain region are formed under the side wall of the second gate electrode and formed in the semiconductor substrate.
[0014]
According to the semiconductor device, the light receiving portion in which the photosensor transistor and the comparison transistor are arranged in a lattice shape is formed on the semiconductor substrate. That is, by utilizing the fact that the threshold voltage rapidly fluctuates (deteriorates) when a transistor is exposed to light under a predetermined voltage stress, it can be used as a photographic photosensitive film. Thus, a semiconductor device including both a function as an optical sensor and a memory function capable of storing a state can be manufactured.
[0015]
The semiconductor device according to the present invention may further include a circuit for detecting a difference in threshold voltage between each of the photosensor transistors and the comparison transistors arranged in the lattice shape.
[0016]
Further, in the semiconductor device according to the present invention, the circuit irradiates the light receiving portion with light in a state where voltage stress is applied to each photosensor transistor and voltage stress is not applied to each comparison transistor. Thus, when the threshold voltage of the photosensor transistor fluctuates, a difference in threshold voltage between the photosensor transistor and the comparison transistor is detected, and the difference in threshold voltage is converted into image data. To convert.
[0017]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first gate electrode, a photosensor transistor having a first source region and a first drain region, a second gate electrode, a second source region, and a second source region. A method for manufacturing a semiconductor device comprising a comparative transistor having two drain regions,
Forming first and second gate insulating films on a semiconductor substrate;
Forming a first gate electrode on the first gate insulating film and forming a second gate electrode on the second gate insulating film;
By introducing impurities into the semiconductor substrate using the first and second gate electrodes as a mask, a first source region and a first drain region are formed in the semiconductor substrate under the side wall of the first gate electrode. And forming a second source region and a second drain region in the semiconductor substrate under the side wall of the second gate electrode;
It is characterized by comprising.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
[0019]
First, gate oxide films 2a and 2b are formed on the surface of the silicon substrate 1 by a thermal oxidation method, and a polysilicon film is deposited on the gate oxide films 2a and 2b by a CVD (chemical vapor deposition) method. Next, by patterning the polysilicon film,
[0020]
Next, by introducing impurities into the silicon substrate in a self-aligning manner using this gate electrode as a mask, source and drain regions 4 to 7 are formed in the silicon substrate 1. Next, an
[0021]
Next, a conductive film is deposited in the contact hole and on the
[0022]
In addition, both
[0023]
Next, a method for using the semiconductor device as an optical sensor will be described.
A predetermined voltage stress is applied to the
[0024]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration corresponding to the semiconductor device illustrated in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing voltage levels of the power supply side line, output 1 and output 2 shown in FIG.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the gate voltage VG and the drain current ID.
[0025]
The
[0026]
Next, the derived threshold voltage difference corresponds to the variation of the threshold voltage of the
[0027]
According to the first embodiment, the
[0028]
In addition, since the semiconductor device according to the present embodiment has a simple function and a small number of parts as compared with the conventional optical sensor, manufacturing cost can be reduced, manufacturing effort can be reduced, and reliability can be improved. it can. Further, the threshold voltage fluctuation speed of the photosensor transistor is controlled within a certain range by controlling set values such as the impurity concentration of the channel region of the
[0029]
Further, by providing a filter above both
[0030]
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. This semiconductor device has a
[0031]
The above-described semiconductor device utilizes a fact that the threshold voltage Vth rapidly fluctuates (deteriorates) when exposed to light under a certain voltage stress, and this is used as a photographic photosensitive film ( This is used as a new image storage method. The threshold voltage Vth of the photosensor transistor changes variously depending on the intensity of light hitting the photosensor transistor. Therefore, the
[0032]
FIG. 6 is a diagram in which the semiconductor device shown in FIG. 5 is irradiated with light and the irradiated portion is represented as an image. The
[0033]
According to the second embodiment, the
[0034]
Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, as in the first embodiment, the function is simple and the number of parts is small compared to the conventional optical sensor, so that the manufacturing cost can be suppressed and the manufacturing effort is also reduced. Reliability can also be improved. In addition, the threshold voltage fluctuation speed of the photosensor transistor can be controlled within a certain range by controlling the set values such as the impurity concentration of the channel region of the photosensor transistor and the impurity concentration of the source region and the drain region. Can do.
[0035]
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to control the wavelength of light irradiated to both transistors by providing a filter above both transistors. Further, once the threshold voltage of the photosensor transistor is shifted, there is an advantage that an image in that state can be held without supplying power to the transistor.
[0036]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, a specific example of the circuit configuration as shown in FIG. 2 is given, but the circuit configuration is not limited to this circuit configuration, and various circuit configurations can be changed depending on the combination of transistors. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment.
2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration corresponding to the semiconductor device illustrated in FIG. 1;
3 is a diagram showing voltage levels of a power supply side line, output 1 and output 2 shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a gate voltage VG and a drain current ID.
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a semiconductor device according to a second embodiment.
6 is a view showing an irradiation portion as an image by irradiating the semiconductor device of FIG. 5 with light.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2a, 2b ... Gate oxide film, 3a, 3b ... Gate electrode, 4-7 ... Source region and drain region, 8 ... Interlayer insulating film, 9 ... Photosensor transistor, 10 ... Comparison transistor, 11 ... light, 12 ... light receiving part, 12a ... lattice part, 12b ... area with shaded lines (U-shaped area), 13 ... circuit
Claims (7)
前記光センサー用トランジスタは、半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第1のソース領域及び第1のドレイン領域と、を有するものであり、
前記比較用トランジスタは、前記半導体基板上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第2のソース領域及び第2のドレイン領域と、を有するものである半導体装置。A semiconductor device having a photosensor transistor and a comparative transistor,
The photosensor transistor includes a first gate insulating film formed on a semiconductor substrate,
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first source region and a first drain region formed under the sidewall of the first gate electrode and formed in the semiconductor substrate;
The comparison transistor includes a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A second gate electrode formed on the second gate insulating film;
A semiconductor device having a second source region and a second drain region formed under the side wall of the second gate electrode and formed in the semiconductor substrate.
前記光センサー用トランジスタは、半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第1のソース領域及び第1のドレイン領域と、を有するものであり、
前記比較用トランジスタは、前記半導体基板上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の側壁下に形成され、前記半導体基板に形成された第2のソース領域及び第2のドレイン領域と、を有するものである半導体装置。A semiconductor device including a light receiving portion in which a photosensor transistor and a comparison transistor are arranged in a grid pattern,
The photosensor transistor includes a first gate insulating film formed on a semiconductor substrate,
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first source region and a first drain region formed under the sidewall of the first gate electrode and formed in the semiconductor substrate;
The comparison transistor includes a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A second gate electrode formed on the second gate insulating film;
A semiconductor device having a second source region and a second drain region formed under the side wall of the second gate electrode and formed in the semiconductor substrate.
半導体基板上に第1及び第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のゲート絶縁膜上に第1のゲート電極を形成すると共に前記第2のゲート絶縁膜上に第2のゲート電極を形成する工程と、
前記第1及び第2のゲート電極をマスクとして前記半導体基板に不純物を導入することにより、前記第1のゲート電極の側壁下の前記半導体基板に第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると共に前記第2のゲート電極の側壁下の前記半導体基板に第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。A photosensor transistor having a first gate electrode, a first source region, and a first drain region, and a comparison transistor having a second gate electrode, a second source region, and a second drain region. A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
Forming first and second gate insulating films on a semiconductor substrate;
Forming a first gate electrode on the first gate insulating film and forming a second gate electrode on the second gate insulating film;
By introducing impurities into the semiconductor substrate using the first and second gate electrodes as a mask, a first source region and a first drain region are formed in the semiconductor substrate under the side wall of the first gate electrode. And forming a second source region and a second drain region in the semiconductor substrate under the side wall of the second gate electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003200901A JP2005044878A (en) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8530246B2 (en) | 2008-05-12 | 2013-09-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for controlling threshold voltage of semiconductor element |
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2003
- 2003-07-24 JP JP2003200901A patent/JP2005044878A/en not_active Withdrawn
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